随着生物纳米技术的不断发展,生物传感器件尺寸的不断小型化使其对材料的性能要求也不断提高。单晶硅作为经典的半导体材料被广泛的应用于不同种类的生物传感器中,以实现快速的光电响应,纳米尺度的单晶硅薄膜由于具有纳米材料所特有的性质,因而能够实现更高速的响应。研究单晶硅薄膜表面载流子的超快动力学过程可以更深入的分析薄膜内部载流子的热输运机制,对进一步提升材料的响应时间,制造精度更高,灵敏度更好的传感器件有一定的意义。本研究以飞秒激光放大器作为光源,激光脉冲宽度为120fs,采用400nm泵浦光,800nm探测光,利用瞬态反射实验技术研究厚度为1000nm的单晶硅薄膜瞬态反射率变化过程,搭设飞秒激光瞬态反射实验系统,测量单晶硅薄膜在不同单脉冲能量作用下的瞬态反射率变化,分析其瞬态反射率的变化规律;利用双e衰减指数模型进行拟合,得到不同脉冲能量作用下的快弛豫时间,分析反射率变化超快动力学响应机制,以及不同泵浦光能量激光脉冲作用下,单晶硅薄膜表面载流子的超快动力学过程;通过建立飞秒激光作用于单晶硅薄膜的TTM-Drude模型,分析飞秒激光与单晶硅薄膜表面相互作用后电子温度和晶格温度的变化过程,得到不同脉冲能量作用下载流子温度与晶格温度变化曲线,计算出载流子与晶格的热平衡时间,分析快弛豫过程中发生的物理过程。